一種強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器及其方法。本發(fā)明的反應(yīng)器是在砂濾池原有的進水區(qū)、配水區(qū)、承托層、出水區(qū)均不作改動的情況下；增設(shè)安裝有生物填料的生物硝化作用區(qū)和曝氣系統(tǒng)；增設(shè)的生物硝化作用區(qū)和砂濾池原有的過濾區(qū)處在同一個反應(yīng)器中并構(gòu)成反應(yīng)區(qū)，生物硝化作用區(qū)位于砂濾池原有的過濾區(qū)的上方，在生物填料的下方安裝有通過空氣管路與曝氣系統(tǒng)的空氣壓縮機相連通的曝氣頭。本發(fā)明利用生物填料表面生長的微生物膜的強化硝化作用去除水中的氨氮和部分有機物，并通過曝氣提供生物所需的氧氣；過濾過程將水中懸浮性顆粒物、微生物膜等截留，確保生物安全性，防止二次污染。本發(fā)明可用于包括受氨氮污染水源的飲用水的凈化處理等。
【專利說明】一種強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飲用水凈化領(lǐng)域，特別涉及一種以砂濾池為基礎(chǔ)強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，以及利用該反應(yīng)器進行去除飲用水中氨氮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，污染物排放量逐年增加，水環(huán)境污染問題凸顯。我國小城鎮(zhèn)多以中小型河流、湖庫等地表水作為飲用水源，受城鎮(zhèn)工業(yè)廢水、農(nóng)村生活污水、生活垃圾、畜禽養(yǎng)殖廢物隨意排放及農(nóng)藥化肥面源污染等影響，城鄉(xiāng)飲用水源地多存在持續(xù)性或季節(jié)性的不同程度的氨氮超標(biāo)問題，且有加劇之勢，嚴(yán)重威脅群眾飲用水安全和生命健康，保障飲用水安全已成為我國待解決的重大社會問題。國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)于2012年強制執(zhí)行，因此，如何確保出廠水中氨氮達標(biāo)是許多水廠面臨的問題。
[0003]然而，飲用水凈化的常規(guī)處理工藝，即混凝、沉淀、過濾與消毒工藝，對氨氮幾乎沒有去除能力。出水中的氨氮一方面消耗氯消毒劑，大大增加了需氯量，使水產(chǎn)生臭味，并增加了消毒副產(chǎn)物生成量及致突性，一旦氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，對人體有毒害作用；另一方面，由于氨氮會引起管網(wǎng)中自養(yǎng)菌的大量繁殖，將造成水質(zhì)惡化與管網(wǎng)腐蝕。
[0004]應(yīng)用于飲用水中除氨氮的方法總的來說還是可以分為物理法、物理化學(xué)法和生物處理三大類。其中，生物處理就是利用微生物的代謝作用即硝化反硝化作用將水中氨氮氧化成亞硝酸鹽或硝酸鹽而除去，生物氧化法除氨效率高，且能同時去除多種污染物，成本低，受到廣泛的歡迎，也是給水處理中除氨氮的發(fā)展趨勢。在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增設(shè)生物濾池，利用微生物硝化作用強化氨氮去除，但是，生物濾池水頭損失較大、占地面積較大，在水廠改造中難以實現(xiàn)；生物預(yù)處理能夠有效去除水中氨氮，但需在常規(guī)處理工藝前端增設(shè)預(yù)處理構(gòu)筑物，增加了占地面積，增大一次性建設(shè)投資，不利于推廣應(yīng)用；臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭的飲用水深度處理工藝能夠較好地解決有機物、氨氮等污染問題，但投資與運行成本均較高，許多水廠難以承受。
[0005]針對飲用水中存在的氨氮問題以及實際應(yīng)用角度，本發(fā)明考慮直接在水廠飲用水凈化的常規(guī)工藝基礎(chǔ)上進行改造，在普通砂濾池上方懸掛生物填料，以促進生物的附著生長，形成穩(wěn)定的生物膜，通過生物的硝化反硝化作用將水中氨氮去除，同時也能有效去除水中有機物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是在飲用水凈化的常規(guī)工藝基礎(chǔ)上，經(jīng)簡單對設(shè)備改造后，從而提供一種強化濾池有效去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器。
[0007]本發(fā)明的目的之二是以微生物降解作用為基礎(chǔ)，利用目的一的強化濾池有效去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，從而提供一種性能高效、經(jīng)濟可行、運行維護簡單，且在工程改造中易于實施的去除飲用水中氨氮的方法。[0008]本發(fā)明的技術(shù)原理是以凈化飲用水的砂濾池為基礎(chǔ)，在砂濾池的上方懸掛用于生物掛膜的生物填料，并由此形成生物硝化作用區(qū)，在生物硝化作用區(qū)的下方設(shè)置曝氣系統(tǒng)。利用生物填料表面生長的微生物膜的強化硝化作用去除水中的氨氮，并去除部分小分子有機物；曝氣系統(tǒng)向水中和生物硝化作用區(qū)提供生物所需的充分的溶解氧；通過砂濾作用將懸浮顆粒物、微生物膜等截留，確保微生物安全性，避免二次污染。本發(fā)明的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器可用于受氨氮污染水源的飲用水的凈化處理，也可應(yīng)用于城市污水和再生水中氨氮的去除。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器是在砂濾池原有的進水區(qū)、配水區(qū)、承托層、出水區(qū)均不作改動的情況下；增設(shè)生物硝化作用區(qū)和曝氣系統(tǒng)；反沖洗系統(tǒng)可以保持砂濾池原有的反沖洗系統(tǒng)不動，也可以將反沖洗系統(tǒng)中的反沖洗出水管設(shè)置在砂濾池中濾料層上方所掛生物填料的中間略偏下處；砂濾池的濾料層可采用砂濾池原有的填料，也可更換為其它濾料；更換濾料時，濾料可選自石英砂、無煙煤、顆粒活性炭中的一種或幾種。
[0010]本發(fā)明的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器包括砂濾池原有的進水區(qū)、砂濾池原有的配水區(qū)、砂濾池原有的過濾區(qū)、砂濾池原有的承托層、砂濾池原有的出水區(qū)，及反沖洗系統(tǒng)、增設(shè)的生物硝化作用區(qū)和增設(shè)的曝氣系統(tǒng)。
[0011 ] 一包括砂濾池原有的進水區(qū)、砂濾池原有的配水區(qū)、砂濾池原有的過濾區(qū)、砂濾池原有的承托層、砂濾池原有的出水區(qū)的容器構(gòu)成所述的反應(yīng)器，在構(gòu)成所述的反應(yīng)器的容器的上部的砂濾池原有的進水區(qū)處設(shè)置有開有多個孔的進水管；位于所述的進水管上部的所述的容器的頂端安裝有穿孔支架或穿孔板。
[0012]所述的增設(shè)的生物硝化作用區(qū)位于砂濾池原有的過濾區(qū)的上方，且在所述的砂濾池原有的進水區(qū)的下方， 由用于生物掛膜的生物填料構(gòu)成，在所述的生物填料的下方安裝有通過空氣管路與所述的增設(shè)的曝氣系統(tǒng)的空氣壓縮機7相連通的曝氣頭。
[0013]所述的生物填料的一端懸掛在所述的穿孔支架或穿孔板上，另一端固定在所述的生物填料下方設(shè)置的固定支架上。
[0014]所述的穿孔支架或穿孔板是安裝在作為傳動裝置的軸承上，由此可以將生物填料的方向由垂直于砂濾池的方向向上翻轉(zhuǎn)90度成為平行于砂濾池的方向，同樣可以將生物填料的方向由平行于砂濾池的方向向下翻轉(zhuǎn)90度成為垂直于砂濾池的方向。
[0015]所述的增設(shè)的曝氣系統(tǒng)由曝氣頭、空氣壓縮機、氣體流量計、蝶閥和電磁閥構(gòu)成。
[0016]所述的曝氣頭位于所述的生物填料的下方，所述的曝氣頭通過空氣管路與所述的空氣壓縮機相連接，且在該空氣管路上安裝有所述的氣體流量計，并在所述的曝氣頭與所述的氣體流量計之間的空氣管路上安裝有所述的蝶閥，在所述的氣體流量計與所述空氣壓縮機的之間的空氣管路上安裝有用于控制曝氣方式和曝氣時間的所述的電磁閥。
[0017]所述的砂濾池原有的過濾區(qū)位于所述的生物硝化作用區(qū)的下面，包括原有的濾料層和原有的承托層，所述的濾料層可采用砂濾池原有的填料，也可更換為其它濾料；更換濾料時，濾料可選自石英砂、無煙煤、顆?；钚蕴恐械囊环N或幾種。
[0018]所述的砂濾池原有的配水區(qū)依然設(shè)置在所述的砂濾池原有的承托層下面的所述的濾帽的下方；在所述的砂濾池原有的配水區(qū)的底端設(shè)置有排污閥，在需排出配水區(qū)的底部污物或者在反應(yīng)器停用時排空所用。[0019]所述的反沖洗系統(tǒng)包括反沖洗泵、反沖洗出水管和反沖洗進水管。
[0020]在所述的生物硝化作用區(qū)裝載所述的生物填料的中間略偏下處的容器壁上安裝有出水管路；或在所述的砂濾池原有的進水區(qū)的進水管的上方的出水區(qū)處安裝有與溢流堰相通的出水管路；在所述的出水管路上安裝有球閥，在所述的球閥之前的出水管路上安裝有三通，該三通與所述的反沖洗系統(tǒng)的反沖洗出水管相連接，在反沖洗出水管上設(shè)置有球閥；所述的反沖洗進水管位于所述的砂濾池原有的配水區(qū)的底部。
[0021]所述的生物填料可選自醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料、醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料、聚丙烯材質(zhì)的半軟性填料、聚乙烯材質(zhì)的半軟性填料、醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料和醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料的組合填料、活性炭纖維材質(zhì)的組合填料、聚烯烴材質(zhì)的彈性立體填料、聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料中的一種或幾種。
[0022]所述的生物填料根據(jù)所選擇的生物填料的種類和型號不同，生物填料的懸掛數(shù)量不同，生物填料的單位長度為25~44m/m3。
[0023]本發(fā)明的利用上述去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行去除飲用水中氨氮的方法:采用下向流進水方式，待處理水首先通過反應(yīng)器上部的進水區(qū)處設(shè)置的開有多個孔的進水管進入反應(yīng)器的進水區(qū)，經(jīng)由進水管向各個方向均勻布水，形成布水區(qū)，然后進水經(jīng)過懸掛生物填料的所增設(shè)的生物硝化作用區(qū)，生物填料上生長的亞硝化細菌和硝化細菌在有氧條件下能夠?qū)⑺械陌钡D(zhuǎn)化成亞硝酸鹽、硝酸鹽，生成的亞硝酸鹽能繼續(xù)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在厭氧條件下生物填料上生長的反硝化細菌或者砂濾池原有的過濾區(qū)中的反硝化細菌能夠利用硝酸鹽進行反硝化作用，將硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣，從而將水中的氨氮徹底去除；與此同時，生物填料上有氧條件下生長的異養(yǎng)菌能夠消耗水中的有機物，從而能夠去除水中部分的有機物；在去除水中氨氮的運行過程中，所述的反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)連續(xù)或間歇地向水中曝氣，為包括亞硝化細菌、硝化細菌和異養(yǎng)菌等的微生物的生長提供足夠的溶解氧；水經(jīng)過生物硝化作用區(qū)后進入砂濾池原有的過濾區(qū)，分別經(jīng)過濾料層、承托層，濾料層中也會有少量的微生物進一步將氨氮氧化，同時通過過濾作用可以截留水中懸浮性顆粒物以及脫落的生物膜，保證生物安全性，最后處理后的水經(jīng)砂濾池原有的配水區(qū)進行配水后由排水管排出。經(jīng)過所述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器處理后，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0024]在原有常規(guī)去除水中氨氮的工藝基礎(chǔ)上，適當(dāng)延長進水經(jīng)過懸掛生物填料的所增設(shè)的生物硝化作用區(qū)的水力停留時間(優(yōu)選進水經(jīng)過懸掛生物填料的所增設(shè)的生物硝化作用區(qū)的水力停留時間為0.5~2小時)，以保證水中氨氮等物質(zhì)與生物填料上生長的亞硝化細菌、硝化細菌和異養(yǎng)菌等微生物充分接觸，更好地發(fā)揮生物作用。 [0025]本發(fā)明的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營一個周期后(一般為12~72小時)，需要進行反沖洗，反沖洗前，先通過所述的作為傳動裝置的軸承將所述的生物填料的方向由垂直于砂濾池的方向向上翻轉(zhuǎn)90度成為平行于砂濾池的方向，砂濾池進入正常的反沖洗階段；砂濾池反沖洗完成后，通過所述的作為傳動裝置的軸承將所述的生物填料由平行于砂濾池的方向向下翻轉(zhuǎn)90度成為垂直于砂濾池的方向，之后反應(yīng)器恢復(fù)進入正常運行階段。
[0026]本發(fā)明的反沖洗有兩種方式，一種方式是利用砂濾池原有的反沖洗系統(tǒng)(即:在所述的砂濾池原有的進水區(qū)的進水管的上方的出水區(qū)處安裝有與溢流堰相通的出水管路)，將反沖洗出水管設(shè)置在布水區(qū)上方，與溢流堰相通(如圖1所示);另一種設(shè)置方式是將砂濾池原有的反沖洗系統(tǒng)進行簡單改造，將反沖洗出水管設(shè)在裝載生物填料的中間略偏下處的容器壁上(如圖2所示)，即在反沖洗時反沖洗水可由此反沖洗出水管排出，反沖洗出水管位置低，利于排泥。
[0027]所述的反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)連續(xù)或間歇地向水中曝氣，當(dāng)采取連續(xù)曝氣時，曝氣量為0.4~10m3/h ;當(dāng)采取間歇曝氣時，曝氣量為0.4~IOmVh,曝氣間隔周期為0.5~30mino
[0028]所述的待處理水取自水廠沉后水，使用具有足夠量程的潛水泵，將待處理水提升至反應(yīng)器的頂端的進水區(qū)后均勻布水，進水區(qū)上設(shè)置流量計，以便調(diào)節(jié)進水流量。
[0029]本發(fā)明中包括增設(shè)的生物硝化作用區(qū)和砂濾池原有的過濾區(qū)構(gòu)成反應(yīng)區(qū)，兩者處在同一個反應(yīng)器中，并且增設(shè)的生物硝化作用區(qū)位于砂濾池原有的過濾區(qū)的上方。
[0030]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0031]1、在普通砂濾池上方懸掛生物填料，利于生物膜生長，充分發(fā)揮微生物的生物硝化及反硝化作用，實現(xiàn)了飲用水中氨氮的去除；待處理水經(jīng)過生物填料的生物作用后流經(jīng)砂濾層，通過過濾作用避免細菌、生物膜等穿透，確保微生物安全性。
[0032]2、不增設(shè)構(gòu)筑物，易于應(yīng)用于老水廠改造和新水廠建設(shè)。
[0033]3、成本低廉，且運行管理方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1.本發(fā)明實施例1的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，反沖洗出水管與溢流堰相通。
·[0035]圖2.本發(fā)明實施例2的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，反沖洗出水管位于生物填料中間略偏下處。
[0036]附圖標(biāo)記
[0037]1.布水區(qū) 2.溢流堰 3.穿孔支架或穿孔板
[0038]4.生物填料 5.曝氣頭 6.氣體流量計
[0039]7.空氣壓縮機 8.濾料層 9.承托層
[0040]10.固定支架 11.蝶閥12.反沖洗出水管
[0041]13.軸承14電磁閥
【具體實施方式】
[0042]實施例1
[0043]請參見圖1。一包括砂濾池原有的進水區(qū)、砂濾池原有的配水區(qū)、砂濾池原有的過濾區(qū)、砂濾池原有的承托層、砂濾池原有的出水區(qū)，及反沖洗系統(tǒng)、增設(shè)的生物硝化作用區(qū)和增設(shè)的曝氣系統(tǒng)的容器構(gòu)成強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器。在構(gòu)成所述的反應(yīng)器的容器的上部的砂濾池原有的進水區(qū)處設(shè)置有開有多個孔的進水管，以使進水向各個方向均勻布水，形成布水區(qū)I ;位于所述的進水管上部的所述的容器的頂端安裝有安裝在軸承13上的穿孔支架或穿孔板3。
[0044]所述的增設(shè)的生物硝化作用區(qū)位于砂濾池原有的過濾區(qū)的上方，且在所述的砂濾池原有的進水區(qū)的下方，由用于生物掛膜的生物填料4構(gòu)成，在所述的生物填料的下方安裝有通過空氣管路與所述的增設(shè)的曝氣系統(tǒng)的空氣壓縮機7相連通的曝氣頭5。
[0045]所述的生物填料4的一端懸掛在所述的穿孔支架或穿孔板3上，另一端固定在所述的生物填料4下方設(shè)置的固定支架10上，所述的固定支架10是直接與所述的生物填料固定在一起并成為一體。
[0046]所述的增設(shè)的曝氣系統(tǒng)由曝氣頭5、空氣壓縮機7、氣體流量計6、蝶閥11和電磁閥14構(gòu)成。
[0047]所述的曝氣頭5位于所述的生物填料4的下方，所述的曝氣頭5通過空氣管路與所述的空氣壓縮機7相連接，且在該空氣管路上安裝有所述的氣體流量計6，并在所述的曝氣頭5與所述的氣體流量計6之間的空氣管路上安裝有所述的蝶閥11，在所述的氣體流量計6與所述空氣壓縮機7的之間的空氣管路上安裝有用于控制曝氣方式和曝氣時間的所述的電磁閥14。
[0048]所述的砂濾池原有的過濾區(qū)位于所述的生物硝化作用區(qū)的下面，包括原有的濾料層8和原有的承托層9，所述的濾料層可采用砂濾池原有的填料，也可更換為其它濾料；更換濾料時，濾料可選自石英砂、無煙煤、顆?；钚蕴恐械囊环N或幾種；其次是所述的承托層可由鵝卵石或其它材料等組成，目的在于防止濾料的流失以致堵塞承托層下面的濾帽。
[0049]所述的砂濾池原有的配水區(qū)依然設(shè)置在所述的砂濾池原有的承托層下面的所述的濾帽的下方，通過濾帽與承托層隔開；在所述的砂濾池原有的配水區(qū)的底端設(shè)置有排污閥，在需排出配水區(qū)的底部污物或者在反應(yīng)器停用時排空所用。
[0050]所述的反沖洗系統(tǒng)包括反沖洗泵、反沖洗出水管12和反沖洗進水管，反沖洗水可以為反應(yīng)器的濾后水或水廠清水。
·[0051]在砂濾池原有的進水區(qū)的進水管的上方的出水區(qū)處安裝有與溢流堰2相通的出水管路；在該出水管路上安裝有球閥，在所述的球閥之前的出水管路上安裝有三通，該三通與所述的反沖洗系統(tǒng)的反沖洗出水管相連接，在反沖洗出水管上設(shè)置有球閥；所述的反沖洗進水管位于所述的砂濾池原有的配水區(qū)的底部。
[0052]所述的生物填料的單位長度為25~44m/m3，可選自醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料、醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料、聚丙烯材質(zhì)的半軟性填料、聚乙烯材質(zhì)的半軟性填料、醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料和醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料的組合填料、活性炭纖維材質(zhì)的組合填料、聚烯烴材質(zhì)的彈性立體填料、聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料中的一種或幾種。
[0053]利用上述反應(yīng)器處理水廠沉后水，水廠沉后水中的氨氮濃度為0.3~0.6mg/L。水廠沉后水由潛水泵提升至反應(yīng)器上部的進水區(qū)處設(shè)置的開有多個孔的進水管，經(jīng)由進水管向各個方向均勻布水，形成布水區(qū)，進水首先經(jīng)過懸掛Φ150_的聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料的所增設(shè)的生物硝化作用區(qū)，所選用的O150mm的聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為44m/m3,高度為1.0~1.2m。
[0054]進水在作為生物填料的所述的Φ 150mm的聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料表面生長微生物膜期間的流速為0.5m/h,微生物膜形成后，正式運行時的流速為2m/h。上述生物填料上生長的亞硝化細菌和硝化細菌在有氧條件下能夠?qū)⑺械陌钡D(zhuǎn)化成亞硝酸鹽、硝酸鹽，生成的亞硝酸鹽能繼續(xù)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在厭氧條件下生物填料上生長的反硝化細菌或者砂濾池原有的過濾區(qū)中的反硝化細菌能夠利用硝酸鹽進行反硝化作用，將硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣，從而將水中的氨氮徹底去除；與此同時，生物填料上有氧條件下生長的異養(yǎng)菌能夠消耗水中的有機物，從而能夠去除水中部分的有機物；在去除水中氨氮的運行過程中，所述的反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用連續(xù)向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為0.4m3/h，運行期間曝氣量采用5.7m3/h,為包括亞硝化細菌、硝化細菌和異養(yǎng)菌等的微生物的生長提供足夠的溶解氧；水經(jīng)過生物硝化作用區(qū)后進入砂濾池原有的過濾區(qū)，分別經(jīng)過砂濾池原有的濾料層及承托層，濾料層的濾料采用新石英砂，粒徑分布為0.8~1.2mm,濾料厚度為Im ;承托層依次采用大小鵝卵石鋪墊，以防止粒徑較小的石英砂流失堵塞濾帽。濾料層中也會有少量的微生物進一步將氨氮氧化，同時通過過濾作用可以截留水中懸浮性顆粒物以及脫落的生物膜，保證生物安全性，最后處理后的水經(jīng)砂濾池原有的配水區(qū)進行配水后由排水管排出。經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度為0.3~0.6mg/L,出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0055]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗前，先通過所述的作為傳動裝置的軸承將所述的生物填料的方向由垂直于砂濾池的方向向上翻轉(zhuǎn)90度成為平行于砂濾池的方向，砂濾池進入正常的反沖洗階段；砂濾池反沖洗完成后，通過所述的作為傳動裝置的軸承將所述的生物填料由平行于砂濾池的方向向下翻轉(zhuǎn)90度成為垂直于砂濾池的方向，之后反應(yīng)器恢復(fù)進入正常運行階段。反沖洗水取自水廠清水，反沖洗水沖洗濾料和生物填料后由溢流堰流入與溢流堰相通的反沖洗出水管。
[0056]實施例2
[0057]請參見圖2，強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)基本與實施例1相同，只是由在砂濾池原有的進水區(qū)的進水管的上方的出水區(qū)處安裝有與溢流堰2相通的出水管路，改為在所述的生物硝化作用區(qū)裝載所述的生物填料的中間略偏下處的容器壁上安裝有出水管路。
[0058]利用上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，水廠沉后水中的氨氮濃度為1.0mg/L。處理方法基本與實施例1相同，只是增設(shè)的生物硝化作用區(qū)選用的是Φ200mm的聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為25m/m2，高度為1.0~1.2m。砂濾池中的濾料采用新石英砂和無煙煤(體積比為1:1)，濾料厚度Im,粒徑分布為0.8~1.2_。承托層依次采用大小鵝卵石鋪墊，以防止粒徑較小的石英砂和無煙煤流失堵塞濾帽。進水在作為生物填料的所述的Φ 200mm的酰胺材質(zhì)的彈性立體填料表面生長微生物膜期間的流速為0.5m/h，微生物膜形成后，正式運行時的流速為2m/h。反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用連續(xù)向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為5.7m3/h，運行期間曝氣量采用5.7m3/h。
[0059]經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0060]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗方法與實施例1基本相同，只是反沖洗水沖洗濾料和生物填料后由與裝載所述的生物填料的中間略偏下處的容器壁上安裝的出水管路相連通的反沖洗出水管12排出，反沖洗出水管位置低，利于排泥。
[0061]實施例3
[0062]采用實施例2的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，水廠沉后水中的氨氮濃度為1.5mg/L。處理方法基本與實施例2相同，只是增設(shè)的生物硝化作用區(qū)選用的是Φ 150 X 60mm的醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料和醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料的組合填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為44m/m2，高度為1.0~1.2m。砂濾池中的濾料采用水廠用過的舊石英砂和無煙煤(體積比為1:1)，濾料厚度Im,粒徑分布為0.8~1.2mm。承托層依次采用大小鵝卵石鋪墊，以防止粒徑較小的石英砂和無煙煤流失堵塞濾帽。進水在作為生物填料的所述的Φ150Χ60πιπι的醛化纖綸的組合填料表面生長微生物膜期間的流速為0.5m/h，微生物膜形成后，正式運行時的流速為2m/h。反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用連續(xù)向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為10m3/h，運行期間曝氣量采用10m3/h。
[0063]經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0064]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗方法與實施例2相同。
[0065]實施例4
[0066]采用實施例2的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，水廠沉后水中的氨氮濃度為2.0mg/L。處理方法基本與實施例2相同，只是增設(shè)的生物硝化作用區(qū)選用的是Φ150Χ60πιπι的醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料和醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料的組合填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為30m/m2，高度為1.0~1.2m。砂濾池中的濾料采用石英砂和無煙煤(體積比為1:1)，濾料厚度Im,粒徑分布為0.8~1.2mm。承托層依次采用大小鵝卵石鋪墊，以防止粒徑較小的石英砂和無煙煤流失堵塞濾帽。進水在作為生物填料的所述的Φ 150X60mm的醒化纖纟侖的組合填料表面生長微生物膜期間的濾速流速為0.5m/h,微生物膜形成后，正式運行時的濾速流速為2m/h。反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用間歇向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為
0.4m3/h，運行期間曝氣量采用0.4m3/h,間歇時間為0.5分鐘。
[0067]經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0068]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗方法與實施例2相同。
[0069]實施例5
[0070]采用實施例4的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，水廠沉后水中的氨氮濃度為1.0mg/L ο處理方法基本與實施例4相同，只是增設(shè)的生物硝化作用區(qū)選用的是Φ150Χ60πιπι的醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為33m/m2，高度為1.0~1.2m。反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用間歇向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為5.7m3/h，運行期間曝氣量采用5.7m3/h，間歇時間為2分鐘。
[0071]經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0072]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗方法與實施例4相同。
[0073]實施例6
[0074]采用實施例5的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，水廠沉后水中的氨氮濃度為2mg/L。處理方法基本與實施例5相同，只是增設(shè)的生物硝化作用區(qū)選用的是聚烯烴材質(zhì)的彈性立體填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為33m/m2，高度為1.0~1.2m。反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用間歇向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為5.7m3/h，運行期間曝氣量采用5.7m3/h，間歇時間為30分鐘。
[0075]經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0076]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗方法與實施 例4相同。
[0077]實施例7
[0078]采用實施例6的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，水廠沉后水中的氨氮濃度為2mg/L。處理方法基本與實施例6相同，只是增設(shè)的生物硝化作用區(qū)選用的是活性炭纖維材質(zhì)的組合填料作為微生物膜生長的載體，這種生物填料表面積大，利于微生物的生長。所述生物填料的裝填密度為33m/m2，高度為1.0~1.2m。反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)在生長微生物膜期間以及運行過程中采用間歇向反應(yīng)器中通入壓縮空氣進行曝氣，生長微生物膜期間曝氣量為10m3/h，運行期間曝氣量采用10m3/h，間歇時間為30分鐘。
[0079]經(jīng)過上述的去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行水廠沉后水的處理，出水氨氮濃度低于0.5mg/L，達到《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》要求。
[0080]上述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后，需要進行反沖洗，反沖洗方法與實施例4相同。
【權(quán)利要求】
1.一種強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，包括砂濾池原有的進水區(qū)、砂濾池原有的配水區(qū)、砂濾池原有的過濾區(qū)、砂濾池原有的承托層、砂濾池原有的出水區(qū)，及反沖洗系統(tǒng)、增設(shè)的生物硝化作用區(qū)和增設(shè)的曝氣系統(tǒng)；其特征是: 一包括砂濾池原有的進水區(qū)、砂濾池原有的配水區(qū)、砂濾池原有的過濾區(qū)、砂濾池原有的承托層、砂濾池原有的出水區(qū)的容器構(gòu)成所述的反應(yīng)器，在構(gòu)成所述的反應(yīng)器的容器的上部的砂濾池原有的進水區(qū)處設(shè)置有開有多個孔的進水管；位于所述的進水管上部的所述的容器的頂端安裝有穿孔支架或穿孔板； 所述的增設(shè)的生物硝化作用區(qū)位于砂濾池原有的過濾區(qū)的上方，且在所述的濾池原有的進水區(qū)的下方，由用于生物掛膜的生物填料構(gòu)成，在所述的生物填料的下方安裝有通過空氣管路與所述的增設(shè)的曝氣系統(tǒng)的空氣壓縮機相連通的曝氣頭； 所述的生物填料的一端懸掛在所述的穿孔支架或穿孔板上，另一端固定在所述的生物填料下方設(shè)置的固定支架上； 所述的反沖洗系統(tǒng)包括反沖洗泵、反沖洗出水管和反沖洗進水管； 在所述的生物硝化作用區(qū)裝載所述的生物填料的中間偏下處的容器壁上安裝有出水管路；或在所述的砂濾池原有的進水區(qū)處設(shè)置的開有多個孔的進水管的上方的出水區(qū)處安裝有與溢流堰相通的出水管路；在所述的出水管路上安裝有球閥，在所述的球閥之前的出水管路上安裝有三通，該三通與所述的反沖洗系統(tǒng)的反沖洗出水管相連接，在反沖洗出水管上設(shè)置有球閥；所述的反沖洗進水管位于所述的砂濾池原有的配水區(qū)的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，其特征是:所述的穿孔支架或穿孔板是安裝在作為傳動裝置的軸承上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，其特征是:所述的增設(shè)的曝氣系統(tǒng)由 曝氣頭、空氣壓縮機、氣體流量計、蝶閥和電磁閥構(gòu)成； 所述的曝氣頭位于所述的生物填料的下方，所述的曝氣頭通過空氣管路與所述的空氣壓縮機相連接，且在該空氣管路上安裝有所述的氣體流量計，并在所述的曝氣頭與所述的氣體流量計之間的空氣管路上安裝有所述的蝶閥，在所述的氣體流量計與所述空氣壓縮機的之間的空氣管路上安裝有用于控制曝氣方式和曝氣時間的所述的電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，其特征是:所述的砂濾池原有的過濾區(qū)包括原有的濾料層和原有的承托層；所述的濾料層采用砂濾池原有的填料，或選自石英砂、無煙煤、顆?；钚蕴恐械囊环N或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器，其特征是:所述的生物填料選自醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料、醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料、聚丙烯材質(zhì)的半軟性填料、聚乙烯材質(zhì)的半軟性填料、醛化纖綸材質(zhì)的軟性纖維填料和醛化纖綸材質(zhì)的半軟性纖維填料的組合填料、活性炭纖維材質(zhì)的組合填料、聚烯烴材質(zhì)的彈性立體填料、聚酰胺材質(zhì)的彈性立體填料中的一種或幾種。
6.一種利用權(quán)利要求1~5任意一項所述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器進行去除飲用水中氨氮的方法，其特征是:采用下向流進水方式，待處理水首先通過反應(yīng)器上部的進水區(qū)處設(shè)置的開有多個孔的進水管進入反應(yīng)器的進水區(qū)，經(jīng)由進水管向各個方向均勻布水并形成布水區(qū)，然后進水經(jīng)過懸掛生物填料的所增設(shè)的生物硝化作用區(qū)，生物填料上生長的亞硝化細菌和硝化細菌在有氧條件下將水中的氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽、硝酸鹽，生成的亞硝酸鹽繼續(xù)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在厭氧條件下生物填料上生長的反硝化細菌或者砂濾池原有的過濾區(qū)中的反硝化細菌利用硝酸鹽進行反硝化作用，將硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣，并將水中的氨氮去除；與此同時，生物填料上有氧條件下生長的異養(yǎng)菌消耗水中的有機物，去除水中部分的有機物；在去除水中氨氮的運行過程中，所述的反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)連續(xù)或間歇地向水中曝氣，為包括亞硝化細菌、硝化細菌和異養(yǎng)菌的微生物的生長提供足夠的溶解氧；水經(jīng)過生物硝化作用區(qū)后進入砂濾池原有的過濾區(qū)，分別經(jīng)過濾料層、承托層，濾料層中的微生物進一步將氨氮氧化，同時通過過濾作用截留水中懸浮性顆粒物以及脫落的生物膜，處理后的水經(jīng)砂濾池原有的配水區(qū)進行配水后由排水管排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是:所述的進水經(jīng)過懸掛生物填料的所增設(shè)的生物硝化作用區(qū)的水力停留時間為0.5~2小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是:所述的反應(yīng)器中的曝氣系統(tǒng)連續(xù)或間歇地向水中曝氣，當(dāng)采取連續(xù)曝氣時，曝氣量為0.4~10m3/h ;當(dāng)采取間歇曝氣時，曝氣量為0.4~10m3/h,曝氣間隔周期為0.5~30min。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是:所述的強化濾池去除飲用水中氨氮的反應(yīng)器在運營12~72小時后需要進行反沖洗，反沖洗前，先通過所述的作為傳動裝置的軸承將所述的生物填料的方向由垂直于砂濾池的方向向上翻轉(zhuǎn)90度成為平行于砂濾池的方向，砂濾池進入正常的反沖洗階段；砂濾池反沖洗完成后，通過所述的作為傳動裝置的軸承將所述的生物填料由平行于砂濾池的方向向下翻轉(zhuǎn)90度成為垂直于砂濾池的方向，之后反應(yīng)器恢復(fù)進入正常運行階段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是:所述的反沖洗是利用砂濾池原有的反沖洗系統(tǒng)，將反沖洗出水管設(shè)置在布水區(qū)上方并與溢流堰相通；或?qū)⒎礇_洗出水管設(shè)在裝載生物填料的中間偏下處的容·器壁上，在反沖洗時反沖洗水由反沖洗出水管排出。
【文檔編號】C02F9/14GK103848538SQ201210518477
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】劉銳平, 劉峰, 劉會娟, 柏耀輝, 曲久輝 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心